Раздел 1 автоматизированная обработка информации: основные понятия и технология

Тема 1.1 Информация, информационные процессы и информационное общество. Технологии обработки информации

Студент должен:

иметь представление:

• об информационных системах и их структуре;

• об основных информационных процессах;

• об обществе информационных технологий;

• об обработке сообщений и информации, кодировании;

• о назначении персонального компьютера;

• о технологиях обработки текста, графики, числовой информации;

• о системах управления базами данных:

• о компьютерных сетях;

уметь:

• включить и перезагрузить компьютер;

• ввести информацию с клавиатуры

знать:

• виды и свойства информации;

• единицы измерения информации;

• принципы ввода и обработки информации;

• назначение и основные функции текстового редактора, графического редактора, электронных таблиц, систем управления базами данных.

Понятие информации. Носители информации. Виды информации. Коди­рование информации. Измерение информации. Информационные процес­сы. Информатизация общества, развитие вычислительной техники. Персональный компьютер устройство для обработки информации. Назначение и основные функции текстового редактора, графического редактора, электронных таблиц, систем управления базами данных. Локальные и глобальные компьютерные сети.

Окружающая нас действительность состоит из трех реальностей: вещество, энергия и информация.

Информатика – это предмет, изучающий технологию сбора, хранения, обработки и передачи информации с помощью ЭВМ.

Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые повышают степень нашей осведомленности.

Виды информации:

• визуальная;

• аудиальная;

• тактильная;

• осязательная;

• вкусовая.

Свойства информации:

• достоверность (отражение истинного положения дел);

• полнота (достаточность для понимания и принятия решений);

• ценность (значение для личности);

• актуальность (необходимость в данный момент);

• ясность (понимание тем, кому предназначена информация).

Схема передачи информации

Чтобы сообщение было передано, необходима некоторая материальная субстанция (провод, воздух, бумага) носитель информации.

Носители информации

• Некомпьютерные — бумага, молекула ДНК, кинопленка, аудиокассета, пергамент и т. д.

• Компьютерные — перфокарта, перфолента, магнитные барабаны и диски, лазерные компакт-диски, стримеры и т. д.

Сообщение, сигнал (сообщение, передаваемое с помощью носителя), информация могут быть непрерывными - аналоговыми или состоящими их отдельных значений, то есть дискретными.

Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.) и формальные языки - искусственные языки профессионального общения (системы счисления, язык алгебры, языки программирования и т.д.). Основное отличие формальных от естественных языков состоит в наличии строгих правил грамматики и синтаксиса.

Формальные языки являются знаковыми системами. Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита и правил выполнения операций над знаками.

Кодирование – процедура присваивания объекту кодового обозначения

Существуют три ос­новных способа кодирования текста:

1) символьный — с помощью символов (например, запись информации в тетрадь, запись текста на компьютере);

2) графический — с помощью специальных рисунков или значков (знаки правил дорожного движения, каждый объект в компьютере имеет своё графическое представление)

3) числовой — с помощью чисел (шифровое кодирование сообщений в разведке, двоичное кодирование информации в компьютере)

Алфавитом на­зывается множество символов, используемых при записи текста.

Мощностью (размером) алфавита называется полное количество символов в алфавите.

Количество информации о том, что произошло одно из N равновероятных событий, равно

Количество информации, которое несет каждый символ, вычисляется по формуле: , где N — мощность алфавита.

Вся информация в компьютере представляется в закодированном виде в виде нулей и единиц.

1 бит – информация, уменьшающая неопределенность знаний в 2 раза (вероятностный подход).

1 бит в компьютере - информация о состоянии 0 или 1 (то есть информация есть или нет сигнала).

1 байт = 8 бит (так как на клавиатуре кодируется 256 символов, а ).

1 Кбайт (килобайт) — 210 байт = 1024 байта

1 Мбайт (мегабайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайта

1 Гбайт (гигабайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайта

1 Тбайт (терабайт) = 210 Гбайт = 1024 Гбайта

1 Пбайт (петабайт) = 210 Тбайт = 1024 Тбайта

Количественная зависимость между вероятностью события (р) и количеством информации находится по формуле:

Информационная технология (ИТ) — процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

Компьютерные коммуникации — дистанционная передача данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи.

Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

Информационное общество — общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы — знаний.

Информатизация общества — процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан на основе формирования и использования информационных ресурсов.

Компьютеризация общества - развитие и внедрение компьютеров во все сферы жизни человека.

Основные информационные процессы: сбор, хранение, обработка, передача (или ввод, хранение, обработка, передача и вывод информации).

Информационные системы

Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.

В информатике понятие "система" широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется применительно к набору технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами.

Добавление к понятию "система" слова "информационная" отражает цель ее создания и функционирования.

Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.

Современное понимание ИС предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера или суперЭВМ. Но техническое воплощение ИС само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление.

Первые ИС появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.

60-е годы знаменуются изменением отношения к ИС. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.

В 70-х – начале 80-х гг. ИС начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

К концу 80-х гг. концепция использования ИС вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Процессы в информационной системе

• Ввод информации из внешних или внутренних источников;

• Обработка входной информации и представление ее в удобном виде;

• Вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему;

• Обратная связь – это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации.

Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Подсистема – это часть системы, выделенная по какому – то признаку.

Инструментарий информационной технологии – один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.

В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), экспертные системы и т.д.

Текстовый процессор – прикладное программное обеспечение, используемое для создания и оформления текстовых документов.

База данных — это организованная структура, предназначенная для хранения информации.

Большинство систем управления базами данных (СУБД) позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы, с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или с другими программно-аппаратными комплексами

С понятием базы данных тесно связано понятие Системы Управления Базой Данных.

Системы Управления Базой Данных - это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации.

Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

MS ACCESS — это функционально полная СУБД.

Программа Microsoft EXCEL – предназначена для работы с электронными таблицами, позволяющим собирать, анализировать и представлять количественную информацию.

Электронная таблица - компьютерный эквивалент обычной таблицы, в клетках (ячейках), которой записаны данные различных типов: тексты, даты, формулы, числа.

Главное достоинство - это возможность мгновенного пересчёта всех данных, связанных формульными зависимостями при изменении значения любого операнда.

Виды компьютерной графики

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом «де-факто» для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, — компьютерная графика.

Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве.

На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации. По сравнению с традиционными для графических программ двумерными векторными и растровыми объектами работа с 3D-графикой предполагает использование более сложных понятий и процедур, таких как сцена, камеры, источники света.

Возможности программ для работы с трехмерной графикой достаточно широки. Это и изготовление спецэффектов для кино и телевидения, получение реалистичных фотоизображений, технических иллюстраций в программах автоматизированного проектирования для разработки новых реальных объектов и т.д.

Растровое изображение формируется из определенного количества строк, содержащих определенное количество точек – пикселей. Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемых для кодирования цвета, например: 8, 16, 24 или 32 бита. Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания базовых цветов: красного, зеленого и синего. Качество двоичного кодирования изображения определяется разрешающей способностью и глубиной цвета.

Количество цветов N может быть вычислено по формуле: , где i – глубина цвета.

Основным недостатком растровых изображений является невозможность их увеличения для рассмотрения деталей. При увеличении изображения точки становятся крупнее, но дополнительная информация не появляется.

Основным логическим элементом векторной графики является геометрический объект. В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия). Благодаря этому форму, цвет и пространственное положение составляющих изображение объектов можно описывать с помощью математических формул.

Преимущества векторной графики:

• Она экономна в плане дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново.

• Объекты векторной графики легко трансформируются и масштабируются, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения. Масштабирование, поворот, искривление сводятся к элементарным преобразованиям над векторами.

• Программы векторной графики имеют развитые средства интеграции изображений и текста, единый подход к ним. Поэтому программы векторной графики незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно-графических и оформительских работ.

Недостатки векторной графики:

• Векторная графика ограничена в живописных средствах: в программах векторной графики практически невозможно создавать фотореалистичные изображения.

• Векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для растровой графики.

Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединённых линиями связи:

• электрические кабели;

• телефонная линия;

• оптоволоконный кабель (оптическое волокно);

• радиосвязь (беспроводные сети, WiFi).

Типы сетей

Локальные (LAN = Local Area Network) – соединяют компьютеры в одном или нескольких соседних зданиях.

Корпоративные – соединяют компьютеры одной фирмы, возможно в разных городах.

Муниципальные (общегородские) – сети органов управления (милиция, паспортный стол, и т.д.).

Глобальные (общемировые), например, Интернет.